können verschränkte Photonen ein Interferenzmuster erzeugen?

Angenommen, Sie haben einen Laser, der verschränkte Photonen in entgegengesetzte Richtungen in Richtung eines Doppelschlitz-Bildschirmaufbaus emittiert, wie unten gezeigt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Photonen sind so verschränkt, dass, wenn ein Photon auf der linken Seite durch Schlitz A wandert, sein verschränktes Photon durch Schlitz D geht. Wenn wir auf beiden Seiten keine Informationen über den Pfad aufzeichnen, würden wir ein Interferenz- oder Klumpenmuster erhalten, das auf dem aufgezeichnet wird Bildschirme hinter den Doppelspalten?

Welcher Freiheitsgrad ist verschränkt?
Der Freiheitsgrad, der verschränkt ist, ist der Pfad.
Ein Photon ist eine Welle. Es hat keinen Pfad.

Antworten (1)

Sie können ableiten, was passiert, indem Sie nur einen der Bildschirme betrachten (z. B. den linken). In diesem Fall können Sie anstelle der verschränkten Photonen auch nur die linken Photonen betrachten. Wenn einige ihrer Freiheitsgrade (DoF) mit den rechten Photonen verschränkt sind, bedeutet dies, dass die linken Photonen keinen wohldefinierten Wert für diese DoF haben (dh sie befinden sich in einem gemischten Zustand). Die Frage ist also, ob Sie immer noch ein Interferenzmuster sehen, wenn ein gewisser Freiheitsgrad eine gewisse Zufälligkeit aufweist.

Beachten Sie zunächst, dass jedes Photon nur mit sich selbst interferiert. Somit folgt die Verteilung jedes einzelnen Photons auf dem Bildschirm einem Interferenzmuster.

Wenn nun die verschränkte DoF die Polarisation ist, folgt jedes Photon demselben Interferenzmuster, und Sie werden ein Interferenzmuster sehen.

Wenn andererseits der verschränkte DoF die Frequenz ist, ist der Abstand des Musters für jedes Photon unterschiedlich, und daher sehen Sie den Durchschnitt der Interferenzmuster über die Streuung der Frequenz. Bei einer ausreichend großen Streuung wird dadurch das Interferenzmuster zerstört (der Abstand ist proportional zur Wellenlänge). Wenn Sie wissen wollen, wie sich das mit der Ausbreitung der Frequenz ändert, ist dies eine schöne Übungsaufgabe!

Wenn die DoF Polarisation ist, können wir dann immer noch erwarten, dass für jedes Photon, das durch Schlitz A geht, sein verschränktes Paar durch Schlitz D gehen muss?
@kishdude Es spielt keine Rolle. Wenn es sich wirklich um Bildschirme handelt, dann sehen Sie ein gemitteltes Muster über viele Photonen, sodass Sie die beiden Bildschirme am Ende völlig unabhängig voneinander behandeln können. Anders wird es erst, wenn man versucht, die Messungen auf den beiden Bildschirmen zu korrelieren.
Was Sie also im Wesentlichen sagen, ist, dass Sie auf beiden Bildschirmen ein Interferenzmuster sehen werden, da dies passieren würde, wenn wir jede Seite unabhängig voneinander nehmen würden.
@kishdude ... es sei denn, die Photonen sind frequenzverschränkt, mit einer zu großen Frequenzstreuung. Aber selbst dann würde ich vermuten, dass es immer noch anders aussieht als eine einzelne Peak-Verteilung.
können verschränkte Photonen ein Interferenzmuster erzeugen?
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